Elektromagnetische Felder in IK

ehemals Elektromagnetische Felder 2 (IK)


Veranstaltungsdaten

Semester Sommersemester
Vorlesung Prof. Heberling
Übung Dominik Hölscher
Rechen­übung (Klausurvorbereitung) Dominik Hölscher
Sprech­stunde nach Vereinbarung, Dominik Hölscher
Hörsaal­sprech­stunde siehe RWTHonline
Prüfungen schriftlich, 90 Minuten, SS und WS
ECTS-Credits 4
Sprache Deutsch

Veranstaltungsbeschreibung

Nachdem in vorhergehenden Vorlesungen die Grundlagen der theoretischen Elektrotechnik behandelt wurden, werden in EMF in IK konkrete Andwendungen vorgestellt und anhand der Theorie analysiert. So wird das Smith-Chart als wichtiges Werkzeug zur Anpassung einer Schaltung ausführlich behandelt, TEM-Wellenleiter wie die Microstrip-Leitung und Koaxialkabel vorgestellt, Hohlleitertechnik und dielektrische Wellenleiter (Glasfaser) betrachtet.

Die Inhalte der Vorlesung werden mithifle zahlreicher Vorlesungsversuche veranschaulicht. Die in den vergangenen Jahren durchweg sehr guten Evaluierungsergebnisse bestätigen das aufwendige Konzept der gesamten Veranstaltung.

Neben der Vorlesung und der regulären Übung, wo der prüfungsrelevante Stoff vermittelt wird, gibt es ergänzende Angebote zur Übung und Vorbereitung auf die Klausur. Zum einen gibt es die semsterbegleitenden Repetitorien, in denen der Inhalt einzelner Kapitel in übersichtlicher Form aufbereitet und anhand einfacher Rechenbeispiele vertieft wird. Zum anderen gibt es die Rechenübung, in der ehemalige Klausuraufgaben erklärt und vorgerechnet werden. Der Besuch dieser Veranstaltungen ist selbstverständlich nicht verpflichtend und keine Vorraussetzung für eine inhaltlich vollständige Prüfungsvorbereitung. Neben den Lehrveranstaltungen steht eine Sprechstunde für offengebliebene, individuelle Fragen zur Verfügung. Darüber hinaus gibt es etwa eine Woche vor der Klausur jeweils eine Hörsaalsprechstunde.


Vorlesungsinhalte

Einführung in die HF-Technik:
Literatur, Frequenzbereiche, Nutzung

Ebene Wellen:
Technische Bedeutung, Polarisation, Poyntingvektor, Überlagerung von ebenen Wellen, homogenen und inhomogene ebene Wellen, Reflexion und Brechung, Eindringtiefe, Wandimpedanz

Leitungen mit TEM Wellen und Quasi TEM Wellen:
Systematik der Wellenausbreitung und Leitungstypen, Herleitung der Leitungsgleichungen, Ausbreitungskonstante, Wellenlänge, Phasengeschwindigkeit, Gruppengeschwindigkeit, Leistungstransport auf der Leitung, Leitungswellenwiderstand, Reflexionsfaktor, Ströme und Spannungen am Eingang und Ausgang, Eingangsimpedanz bei beliebigem Abschluß, Sonderfälle bei speziellen Leitungslängen, Zusammenhang zwischen Impedanz auf der Leitung und Reflexionsfaktor, Spannungsmaxima, -minima, Stehwellenverhältnis, Anpassungsfaktor, Maßeinheiten der Dämpfung, Leitungsdiagramm, Anwendung, Leitungsparameter und Bauformen von TEM- und Quasi TEM-Leitungen (Koaxialleitung, Paralleldrahtleitung, Bandleitung, unsymmetrische Streifenleitung (Microstrip), Koplanarleitung, Schlitzleitung)

Hohlleiter:
grundsätzliche Übertragungseigenschaften, Rechteckhohlleiter, Rundhohlleiter, Verluste im Hohlleiter, Leitungstheorie des Hohlleiters, Ersatzschaltbilder, Bauformen, Anwendung

Wellengrößen:
Zusammenhang zwischen Feldgrößen (E,H) und integralen Größen (U, I, a, b), Streumatrix

Dielektrische Leiter:
Plattenleiter, grundsätzliche Eigenschaften, starke u. schwache Führung, dielektrische Streifenleiter, runde dielektrische Leiter

Lichtwellenleiter:
Anwendung, Monomodebetrieb, Multimodebetrieb, Stufenindexfaser, Gradientenfaser, Wellenlängenbereiche, numerische Apertur, Ursachen der Dispersion, Einfluß der Dispersion auf die Übertragung, optimale Pulsbreiten

Grundbegriffe der Antennen:
Vektorpotential, Feldstärken des Hertz'schen Dipols, Nahfeld- und Fernfeld-Näherungen, Charakteristik, Poyntingvektor, Strahlungsdichte, abgestrahlte Leistung, Strahlungswiderstand, Richtfaktor, Gewinn, Wirkfläche